基于网络药理学和分子对接探究白杨素和柚皮素抗PEDV的作用机制及试验验证

【目的】探讨白杨素和柚皮素抗猪流行性腹泻病毒(Porcine epidemic diarrhea virus,PEDV)的作用靶点和机制,为进一步以白杨素和柚皮素开发新型抗PEDV的治疗药物提供理论依据。【方法】利用PharmMapper、TCMSP、SEA Search Server和STITCH在线数据库获得白杨素和柚皮素的潜在作用靶点,同时检索GeneCards数据库获得PEDV对宿主的作用靶点,利用在线程序Draw Venny Diagram获取白杨素、柚皮素与疾病的交集靶点。通过STRING数据库和Cytoscape 3.9.1软件构建靶蛋白互作(PPI)网络并筛选关键靶点,对靶点进行GO功能和KEGG通路富集分析。通过AutoDock Vina v 1.2.0软件对核心靶点及小分子进行分子对接,并分析白杨素和柚皮素与靶蛋白的结合能和结合模式,利用PyMOL v 2.5实现对接结果的可视化。采用实时荧光定量PCR和Western blotting检测白杨素和柚皮素对核心靶蛋白表达的影响。【结果】白杨素潜在抗PEDV的靶点有12个,其中白蛋白(ALB)、雌激素受体1(ESR1)、转化生长因子β-1蛋白(TGF-β1)可能是白杨素抗PEDV的核心靶点;柚皮素潜在抗PEDV的靶点有18个,其中ALB、胱天蛋白酶3(Caspase-3,CASP3)、过氧化物酶体增殖物激活受体γ(PPARG)可能是柚皮素抗PEDV的核心靶点。白杨素抗PEDV靶点涉及21种生物过程、5种细胞组分和6种分子功能,共获得11条信号通路;柚皮素抗PEDV靶点涉及31种生物过程、8种细胞组分和19种分子功能,共获得13条信号通路。核心靶点与两种天然化合物之间以氢键和疏水作用力为主,有较强的相互作用。白杨素和柚皮素能极显著降低Caspase-3表达量(P<0.01),可能通过影响Caspase-3的表达和活化来颉颃PEDV诱导的细胞凋亡;极显著升高TGF-β1蛋白表达量(P<0.01),可能通过影响TGF-β1的表达抗PEDV诱导的炎症反应而治疗PEDV的感染。【结论】本研究揭示了白杨素和柚皮素分别通过潜在核心靶点ALB、ESR1、TGF-β1和ALB、Caspase-3、PPARG,以及IL17、PI3K-Akt和AMPK信号通路发挥抗PEDV作用的机制,为新型抗PEDV药物的研发提供新的思路。